一種柔性橫軸減搖鰭裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種柔性橫軸減搖鰭裝置。包括鰭軸，安裝在鰭軸上的鰭面，所述鰭面為柔性鰭面，鰭面內(nèi)布置有兩根支撐結(jié)構(gòu)，鰭軸與船的艏尾線平行安裝于船上，還包括兩個(gè)由控制器控制的液壓缸，兩個(gè)液壓缸的缸桿分別與兩根支撐結(jié)構(gòu)鉸接，兩個(gè)液壓缸的缸鉸接在船上。無論船舶在零航速還是有航速情況下，該裝置都能通過液壓缸伸縮調(diào)控鰭面的形狀并實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，從而帶動(dòng)鰭面繞鰭軸橫向擺動(dòng)，產(chǎn)生橫搖力矩，達(dá)到減橫搖的目的。該裝置具有產(chǎn)生的升力大、阻力小、噪聲小、能量損失小等特性。
【專利說明】一種柔性橫軸減搖鰭裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種降低船舶橫搖的裝置，具體地說是一種柔性橫軸減搖鰭裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前最常用且應(yīng)用最成功的船舶主動(dòng)式減搖裝置是減搖鰭，減搖效果可達(dá)90%以上。高速船舶一般都裝有減搖鰭。然而，只有船舶的航速較高時(shí)，減搖鰭才可以有效地減搖，船舶在低航速或零航速情況下，減搖鰭幾乎不能進(jìn)行減搖。近年來隨著海洋工程的發(fā)展，需要在零航速下作用的船舶越來越多，為了在風(fēng)浪條件下完成海上定點(diǎn)作用，迫切需要進(jìn)行零航速減搖。但是現(xiàn)有減搖鰭產(chǎn)生升力的原理與固定翼飛機(jī)相似，只有當(dāng)鰭處于一定速度的來流中才能產(chǎn)生升力，在零航速條件下減搖鰭上下表面壓力差為零，無法產(chǎn)生升力。
[0003]從1998年開始，美國及荷蘭的一些研究機(jī)構(gòu)對零航速減搖問題進(jìn)行了探索性研究，目前比較可行的方案是在中高航速下使減搖鰭以傳統(tǒng)方式工作，而在低航速或系泊狀態(tài)下通過減搖鰭的周期性振動(dòng)產(chǎn)生升力，這樣只需要設(shè)計(jì)和維護(hù)一套系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)任意航速減搖。美國的Quantum船舶工程公司于2002年開發(fā)了基于以上方案的零航速減搖鰭系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)和實(shí)際使用效果表明該系統(tǒng)具有良好的零航速減搖能力。在國內(nèi)，近年中國船舶重工集團(tuán)公司七零四研究所成功研發(fā)了國內(nèi)首套伸縮式減搖鰭，被譽(yù)為“船用魚翅”的減搖鰭，是船舶在大風(fēng)大浪中保持安全姿態(tài)的必備裝置，在船體兩側(cè)“能屈能伸”，實(shí)現(xiàn)阻力小、占艙少、重量輕，一些高校及研究機(jī)構(gòu)對零航速減搖鰭進(jìn)行了積極地探索，起初研究了能夠在低航速或零航速狀態(tài)下產(chǎn)生有效升力的機(jī)構(gòu)，提出了采用Weis-Fogh結(jié)構(gòu)的零航速減搖鰭，隨后通過進(jìn)一步的研究給出了基于單翼急拍工作方式的零航速減搖鰭系統(tǒng)，然而船舶在低航速或零航速下減搖效果并不是很明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)生的升力大、阻力小、噪聲小、能量損失小的柔性橫軸減搖鰭裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]包括鰭軸，安裝在鰭軸上的鰭面，所述鰭面為柔性鰭面，鰭面內(nèi)布置有兩根支撐結(jié)構(gòu)，鰭軸與船的艏尾線平行安裝于船上，還包括兩個(gè)由控制器控制的液壓缸，兩個(gè)液壓缸的缸桿分別與兩根支撐結(jié)構(gòu)鉸接，兩個(gè)液壓缸的缸鉸接在船上。
[0007]無論船舶在零航速還是有航速情況下，該裝置都能通過液壓缸伸縮調(diào)控鰭面的形狀并實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，從而帶動(dòng)鰭面繞鰭軸橫向擺動(dòng)，產(chǎn)生橫搖力矩，達(dá)到減橫搖的目的，由于鰭面繞鰭軸橫向擺動(dòng)，鰭的迎水面小(鰭的縱截面)對船舶的阻力小且能產(chǎn)生較大橫搖力矩，所以降低了推進(jìn)系統(tǒng)與減搖系統(tǒng)的耦合，可改善船舶的操縱性，本裝置采用柔性材料，在鰭擺動(dòng)時(shí)對船舶的阻力減小，提高了產(chǎn)生橫搖力矩的功效，與傳統(tǒng)的減搖鰭相比該柔性橫軸減搖鰭裝置還能降低水動(dòng)力噪聲，有助于船舶的隱蔽；[0008]減搖鰭采用柔性材料，擺動(dòng)時(shí)可以根據(jù)升力的需要改變鰭面的弧度和擺動(dòng)速度；橫向安置的鰭軸為一根與船艏尾線平行的圓形直軸。鰭通過連桿伸縮調(diào)控鰭面的形狀既可以做仿生魚尾式繞軸擺動(dòng)，也可以做改變鰭面曲率半徑式繞軸擺動(dòng),做改變鰭面曲率半徑式繞軸擺動(dòng)過程分為產(chǎn)生升力階段和鰭面恢復(fù)階段，當(dāng)鰭面曲率半徑為最大時(shí)進(jìn)入產(chǎn)生升力階段，鰭通過連桿調(diào)控鰭面曲率半徑逐漸減小，并做繞軸擺動(dòng)，產(chǎn)生升力階段結(jié)束后進(jìn)入鰭面恢復(fù)階段，鰭做反向擺動(dòng)，鰭通過連桿調(diào)控鰭面進(jìn)一步減小曲率半徑至最小后相對升力產(chǎn)生階段緩慢地增大曲率半徑至最大，以降低低壓渦旋的產(chǎn)生。液壓缸前端與鰭面內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)通過鉸鏈鏈接，支撐結(jié)構(gòu)防止因鰭面在擺動(dòng)過程中發(fā)生形變而導(dǎo)致流體泄漏。
[0009]該裝置具有產(chǎn)生的升力大、阻力小、噪聲小、能量損失小等特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明的減搖鰭縱向剖面圖；
[0012]圖3是本發(fā)明的減搖鰭橫向剖面圖；
[0013]圖4是本發(fā)明的連桿與支撐結(jié)構(gòu)鏈接示意圖；
[0014]圖5是本發(fā)明產(chǎn)生升力階段示意圖；
[0015]圖6是本發(fā)明鰭面恢復(fù)階段示意圖；
[0016]圖7是本發(fā)明中控制系統(tǒng)的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。
[0018]結(jié)合圖1至圖4，柔性橫軸減搖鰭裝置主要包括鰭軸1、用硬橡膠為主的柔性鰭面
2、液壓缸構(gòu)成的連桿3等機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)，鰭軸I為一根圓形直軸與船的艏尾線平行，鰭軸I上安置鰭面2，鰭面2上裝有連桿3，連桿3前端與鰭面內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)4通過鉸鏈鏈接。當(dāng)船體左右舷的柔性減搖鰭開始進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，鰭通過連桿伸縮調(diào)控鰭面的形狀，既可以做仿生魚尾式繞軸擺動(dòng),也可以做改變鰭面曲率半徑式繞軸擺動(dòng)產(chǎn)生橫搖力矩。做改變鰭面曲率半徑式繞軸擺動(dòng)過程分為產(chǎn)生升力階段和鰭面恢復(fù)階段。假設(shè)船體向右舷方向搖擺，以右側(cè)減搖鰭為例:當(dāng)鰭面曲率半徑為最大時(shí)進(jìn)入產(chǎn)生升力階段如圖5所示，這時(shí)控制單元根據(jù)船舶的橫搖狀態(tài)信號給出柔性鰭面的變形指令和擺動(dòng)方式，伺服系統(tǒng)在控制信號的作用下控制連桿，鰭通過連桿調(diào)控鰭面曲率半徑逐漸減小使鰭面呈上凸?fàn)?，并繞軸做下擺運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生升力階段結(jié)束后進(jìn)入鰭面恢復(fù)階段如圖6所示，鰭做反向擺動(dòng)，鰭通過連桿調(diào)控鰭面進(jìn)一步減小曲率半徑至最小后相對升力產(chǎn)生階段緩慢地增大曲率半徑最大，當(dāng)鰭面的曲率半徑達(dá)到最大時(shí)恢復(fù)階段結(jié)束完成一次升力產(chǎn)生過程；當(dāng)船舶向左舷方向搖擺時(shí)，連桿調(diào)控鰭面曲率半徑逐漸減小使鰭面呈下凸?fàn)?，并繞軸做上擺運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生升力階段結(jié)束后進(jìn)入鰭面恢復(fù)階段，鰭做反向擺動(dòng)，連桿調(diào)控鰭面進(jìn)一步減小曲率半徑至最小后相對升力產(chǎn)生階段緩慢地增大曲率半徑最大，當(dāng)鰭面的曲率半徑達(dá)到最大時(shí)鰭面恢復(fù)階段結(jié)束再次進(jìn)入產(chǎn)生升力階段?？刂葡到y(tǒng)如圖7所示包括測量單元5，控制單元6、7，伺服系統(tǒng)8。船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信號經(jīng)控制單元6與測量單元5獲得的減搖鰭裝置9的狀態(tài)信號進(jìn)行比較后傳遞給控制單元7，控制單元7依據(jù)已設(shè)定的控制規(guī)律計(jì)算出鰭面2的形變程度及鰭面2的擺動(dòng)方式，并將此控制信號傳遞給伺服系統(tǒng)8，使伺服電機(jī)帶動(dòng)鰭面2上的連桿3伸縮調(diào)控鰭面2做仿生魚尾式繞軸擺動(dòng)或做改變鰭面曲率半徑式繞軸擺動(dòng)產(chǎn)生橫搖力矩，對抗船的橫搖特性，從而降低了推進(jìn)系統(tǒng)與減搖鰭的耦合，可改善船舶的操縱性。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性橫軸減搖鰭裝置，包括鰭軸，安裝在鰭軸上的鰭面，其特征是:所述鰭面為柔性鰭面，鰭面內(nèi)布置有兩根支撐結(jié)構(gòu)，鰭軸與船的艏尾線平行安裝于船上，還包括兩個(gè)由控制器控制的液壓缸，兩個(gè)液壓缸的缸桿分別與兩根支撐結(jié)構(gòu)鉸接，兩個(gè)液壓缸的缸鉸接在 船上。
【文檔編號】B63B39/06GK103895833SQ201410120595
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】溫強(qiáng), 徐大穎, 任小雪, 楊雄, 李翠翠, 毛成林, 王佳松 申請人:哈爾濱工程大學(xué)